DSpace at VNU: Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá khă năng khử khuẩn của vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính

Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá khă năng khử
khuẩn của vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính
Trần Thị Bích Hạnh
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Khoa Hóa học
Luận văn ThS Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý; Mã số:60.44.31
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Thị Hoài Nam
Năm bảo vệ: 2011
Abstract: Tổng quan các vấn đề cần nghiên cứu: giới thiệu chung về bạc; than hoạt tính; sóng siêu
âm. Nghiên cứu thực nghiệm : điều chế dung dịch chứa nanô bạc; chất tạo vật liệu bạc nanô sử
dụng chất mang than hoạt tính; các phương pháp đặc trưng; khảo sát khả năng khử khuẩn của vật
liệu dựa trên phương pháp đếm khuẩn lạc; Quy trình đánh giá hoạt tính khử khuẩn E. Coli và
Coliforms của vật liệu Ag/Than hoạt tính. Trình bày các kết quả nghiên cứu: tổng hợp vật liệu; đặc
trưng bằng các phương pháp hóa lý; Khảo sát và đánh giá khả năng diệt khuẩn của vật liệu nanô bạc
mang trên than hoạt tính
Keywords: Hóa lý; Vật liệu Nano; Than hoạt tính; Khả năng khử khuẩn; Nano Bạc
Content

Từ xa xưa con người đã biết sử dụng bạc để bảo vệ sức khỏe cũng như làm đồ trang sức cho
mình. Với sự phát triển của khoa học và công nghệ nano, con người đã chế tạo được bạc ở kích
thước nano và các sản phẩm chứa nano bạc. Điều đó làm tăng các ứng dụng của bạc nhằm phục vụ
đời sống.
Bạc kim loại có kích thước nano đã được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh
vực và đời sống như: y học, nông nghiệp, công nghiệp, môi trường... Đặc biệt nano bạc được áp
dụng trong y học do nó khả năng chống viêm nhiễm và có tác dụng diệt khuẩn.
Ở kích thước nano, bạc thể hiện các đặc tính vật lý, hóa học, sinh học quý giá, đặc biệt là khả
năng diệt khuẩn mà lại không gây tác hại cho con người và môi trường. So với các phương pháp
khử trùng truyền thống, nano bạc có hiệu quả diệt khuẩn cao, không tạo sản phẩm phụ gây độc với
môi trường, các phương pháp tổng hợp đa dạng với giá thành hợp lý.

Hiện nay giới khoa học rất quan tâm đến những đặc tính này của bạc và nảy sinh nhiều ý
tưởng hay trong nghiên cứu khoa học để có ứng dụng trong xử lí nước cấp và nhiều lĩnh vực khác
phục vụ cho đời sống. Ở Việt Nam lĩnh vực này còn khá mới mẻ và chỉ được nghiên cứu gần đây.
Do đó chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu của luận văn là: "Nghiên cứu tổng hợp và đánh giá
khả năng khử khuẩn của vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính''. Mục tiêu của đề tài là
tổng hợp bạc có kích thước nano bằng phương pháp khử hóa học có mặt sóng siêu âm và phương
pháp khử hóa bức xạ đồng thời đánh giá khả năng khử khuẩn của bạc khi mang trên than hoạt tính
ở các nồng độ bạc khác nhau. Nghiên cứu này sẽ góp phần hoàn thiện công nghệ chế tạo vật liệu
nano bạc trên chất mang và đưa vào ứng dụng trong thực tiễn.
- Trong phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm: nano bạc được điều chế từ dung dịch
AgNO3 với tác nhân khử là NaBH4; Polyvinylpyrrolidone (PVP) đóng vai trò là chất bảo vệ. Quá
trình khử ion Ag+ thành nguyên tử Ag được tiến hành trong điều kiện sóng siêu âm.
- Trong phương pháp khử hóa bức xạ: Nano bạc cũng được điều chế từ dung dịch AgNO3, tác
nhân bảo vệ là PVP, sử dụng bức xạ phát ra từ đồng vị Co60.
Vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính được đặc trưng bằng các phương pháp hóa lý:
phương pháp hiển vi điện tử quét phát xạ (FE-SEM), phương pháp hiển vi điện tử truyền qua
(TEM), phương pháp nhiễu vạ tia X (XRD), phương pháp phổ hấp thu nguyên tử (AAS).
Để đánh giá khả năng khử khuẩn của vật liệu chúng tôi sử dụng phương pháp đếm khuẩn lạc
trên hai loại vi khuẩn E.coli và Coliforms.
Sau quá trình nghiên cứu chúng tôi đã thu được một số kết quả sau:
1. Đã điều chế thành công dung dịch nano bạc bằng hai phương phap là phương pháp khử hóa
học kết hợp siêu âm và phương pháp khử hóa bức xạ. Sử dụng các phương pháp đặc trưng hiện đại
như FE-SEM, TEM, XRD đã xác định được kích thước các hạt nano bạc. Khi được điều chế bằng
phương pháp khử hóa học kết hợp sóng siêu âm hạt nano bạc có kích thước chủ yếu trong khoảng
từ 5-12 nm và khi được điều chế bằng phương pháp khử hóa bức xạ thì hạt có kích thước chủ yếu
từ 19- 34 nm
2. Đã tổng hợp thành công các vật liệu nano bạc mang trên than hoạt tính với dung dịch nano
bạc được điều chế bằng hai phương pháp. Các hạt nano bạc phân tán đồng đều trên chất mang và
không bị co cụm.
3. Khảo sát và đánh giá khả năng diệt khuẩn của các mẫu vật liệu nano bạc mang trên than

hoạt tính sử dụng dung dịch nano bạc được điều chế bằng phương pháp khử hóa học kết hợp siêu


âm và phương pháp khử hóa bức xạ, với các hàm lượng nano bạc khác nhau. Kết quả khảo sát trên
hai loại vi khuẩn E.coli và Coliforms cho thấy vật liệu nano bạc mang trên than gáo dừa có chứa
nano bạc được điều chế bằng phương pháp khử hóa học kết hợp siêu âm có khả năng diệt khuẩn tốt
hơn so với vật liệu chứa nano bạc được điều chế bằng phương pháp khử hóa bức xạ.
4. Các kết quả khảo sát cho thấy chất mang cũng ảnh hưởng đến khả năng diệt khuẩn của vật
liệu. Các chất mang có diện tích bề mặt lớn sẽ giúp cho các vật liệu có khả năng diệt khuẩn tốt
hơn. Trong cùng điều kiện, vật liệu sử dụng chất mang là than gáo dừa hoạt tính có thể tiêu diệt
khoảng 80 - 100% vi khuẩn E.coli và Coliforms, còn vật liệu sử dụng chất mang là SiC chỉ tiêu
diệt được tối đa 62% vi khuẩn E.coli và 75,33% Coliforms.
5. Các kết quả đạt được của nghiên cứu này sẽ góp phần hoàn thiện công nghệ chế tạo vật
liệu bạc nano trên chất mang để ứng dụng vào trong y học và công nghệ môi trường với vai trò là
các tác nhân kháng nấm, kháng khuẩn hiệu quả.
12. Khả năng ứng dụng trong thực tiễn: so với các phương pháp khử trùng truyền thống, nano bạc
có hiệu quả diệt khuẩn cao, không tạo sản phẩm phụ gây độc với môi trường và con người, các
phương pháp tổng hợp đa dạng với giá thành hợp lý. Có khả năng ứng dụng trong xử lý môi
trường.

References
Tiếng việt
[1]. Bùi Duy Du (2009), "Nghiên cứu chế tạo keo bạc nano bằng bức xạ gamma Co - 60 và một số
ứng dụng của chúng trong y học và nông nghiệp", Luận án Tiến sĩ, Đại học Quốc Gia, Trường Đại học
Khoa học tự nhiên.
[2]. Vũ Trung Hiếu, Bùi Duy Cam, Lê Thị Hoài Nam, Nguyễn Thị Huệ, (2008)," Xử lý Asen và
Mangan trong nước sinh hoạt bằng phương pháp hấp phụ trên vật liệu quặng Mangan dioxit tự nhiên và
Diatomit tự nhiên", Tạp chí phân tích Hóa lý và sinh học, Tập 13, Tr 3-7, số 1.
[3]. Nguyễn Đức Nghĩa (2009). "Polyme chức năng và vật liệu lai cấu trúc
nano". Nhà xuất bản

khoa học tự nhiên và công nghệ.
[4]. Phạm Ngọc Nguyên, (2004), Giáo trình kỹ thuật phân tích vật lý, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Hà
Nội.
[5]. Hoàng Anh Sơn, Võ Thành Phong, Trần Anh Tuấn (2007), "Nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm
màng lọc có tính sát khuẩn cao sử dụng trong xử lý nước sinh hoạt hộ gia đình từ compozit
polyuretan/nano bạc", Tạp chí phân tích Hóa, Lý và Sinh.
[6] Nguyễn Kim Trường (2006), "Hơn 1,5 triệu trẻ em chết mỗi năm vì thiếu nước sạch". TC Phổ biến
kiến thức (82): 3.
Tiếng anh
[7]. Adsorbents: Fundamentals and Applications, (2003), Eds: Ralph T. Yang, Dwight F. Benton,
John Wiley & Sons, Inc., Publication.
[8]. Ales Panacek, Libor Kvitek, Robert Prucek, Milan Kolar, Renata Vecerova, Nadezda Pizurova,
Virender K. Sharma, Tatjana Nevecna, and Radek Zboril (2006), "Silver colloid nanoparticles: synthesis,


characterization, and their antibacterial activity", J. Phys. Chem. B 110 p. 16248 – 16253.
[9]. Badr. Y, Mahmoud. M.A (2006), "Enhancement of the optical propertied of poly vinyl alcohol by
doping with silver nanoparticles", J. Appl. Polym. Sci., 99, pp. 3608 - 3614.
[10]. Bogle. K. A, Dhole. S. D, Bhoraskar. V. N (2006), "Silver nanoparticles: synthesis and size
control by electron irradiation", Nanotechnology, 17, pp. 3204 – 3208.
[11]. Chang Young Kim, Byung Moo Kim, Sung Hoon Jeong and Sung-Chul Yi (2006), "Effect of
sodium carbonate on the formation of colloidal silver particles by a reduction reaction of silver ions with
PVP", Journal of Ceramic Processing Research. Vol. 7, No. 3, pp. 241 - 244.
[12]. Douglas Roberto Monteiro, Luiz Fernando Gorup, Aline Satie Takamiya, Adhemar Colla
Ruvollo-Filho, Emerson Rodrigues de Camargo, Debora Barros Barbosa (2009), "The growing importance
of materials that prevent microbial adhesion: antimicrobial effect of medical devices containing silver",
International Journal of Antimicrobial Agents 34, pp. 103 – 110.
[13]. Gautam. A, Singh.G.B, Ram. S (2007), "A simple polyol synthesis of silver metal nanopowder of
uniform particles", Synthetic Metals, Vol.157 (1), pp. 5 - 10.
[14]. G. Carotenuto, Appl. Organnometal. Chem., 15, 344 (2001).

[15]. H. T. Ha, H. A. Son, N. Q. Buu et al. (2006). Study on preparation and antibacterrial properties
of nano silver coating composites. Proc. of Intern. 1st WOFMs and 3rd WONPNT, Dec. 6-9, 2006, 462466. Halong City, Vietnam.
[16]. Henglein. A (1998), Colloidal silver nanoparticles: Photochemical preparation and interaction
with O2, CCl4 and some metal ions, Chem. Mater., 10, pp.444 – 450.
[17]. H. H. Huang, X. P. Ni, G. L. Loy, C. H. Chew, K. L. Tan, F. C. Loh, J. F. Deng, and G. Q. Xu,
Langmuir, 12, 909 (1996).
[18]. />[19]. />[20].. />[21]. Irshad A. Wani, et al., "Silver nanoparticles: Ultrasonic wave assisted synthesis, optical
characterization and surface area stusies". Materials Letters 65 (2011) 520-522.
[22]. J. Chen, A. M. Rao, S. Lyuksyutov, M. E. Itkis, M. A. Hamon, H. Hu, R. W. Cohn, P. C. Eklund,
D. T. Colbert, R. E. Smally, R. C. Haddon, (2001) Dissolution of full-lengh singe-walled carbonnanotube,
Phys. Chem. B, 105, pp. 2525-2530.
[23]. Jiahui Huang, Gong Li, Shuijie Wu, and et.all., (2005), Synthesis, Characterization and Catalytic
of Cubic Ia3d and Hexagonal P6mm Mesoporous Aluminosilicates with enhanced Acidity, J. Mater. Chem.,
15, pP. 1005-1060.
[24]. Jiang. H, et al. (2006), "Variable frequency microwave synthesis of silver nanoparticles", J.
Nanopart. Res., 8, pp. 117 - 124.
[25]. Jun Sung Kim, Eunye Kuk, Kyeong Nam Yu, Jong-Ho Kim, Sung Jin Park, Hu Jang Lee, So
Hyun Kim, Young Kyung Park, Yong Ho Park, Cheol-Yong Hwang, Yong-Kwon Kim, Yoon-Sik Lee, Dae
Hong Jeong, Myung-Haing Cho.,(2007), Antimicrobial effects of silver nanoparticles. Nanomedicine:
Nanotechnology, Biology, and Medicine 3, 95– 101.
[26]. Kenneth S.Suslick (1994), "The chemistry of ultrasound", the Yearbook of Science & the Future,
pp 138-155.
[27]. Khanna. B. K, Gokhale. R, Subbarao. V. S (2004), "Poly(vinyl pyrrolidone) coated silver nano
powder via displacement reaction", J. Mater. Sci., 39, pp. 3773 – 3776.
[28]. Lee. D. K, Kang. Y. S (2004), "Synthesis of silver nanocrystallites by a new thermal
decomposition method and their characterization", ETRI Journal, Vol. 26, 3, pp. 252 – 256.
[29]. Mahendra Rai*, Alka Yadav, Aniket Gade (2009), "Silver nanoparticles as a new generation of
antimicrobials", Biotechnology advances 27, pp. 76 – 83.
[30]. Manab Mallik, R K Mandal., (2008), "Effect of vảiation of PVP/PVA weight ratio on the
behaviour of nanocrystalline silver". Indian Journal of Engineering and material Sciences. Vol. 15, pp.425428.

[31]. Nhi T. T. Y., Thien D. T., Tuyen N. V. (2006). Synthesis of nano silver-β-chitozan toward finding
microbial active materials. Proc. of Intern. 1st WOFMs and 3rd WONPNT, Dec. 6-9, 2006, 32-35. Halong
City, Vietnam.
[32]. Prashant Jain, T. Pradeep, "Potential of silver nanoparticle-coated polyurethane foam as an
antibacterial water filter", Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com). DOI: 10.1002/bit.20368.
[33]. Qilin Li, Shaily Mahendra, Delina Y. Lyon, Lena Brunet, Michael V. Liga, Dong Li, Pedro J.J.
Alvarez.(2008). Antimicrobial nanomaterials for water disinfection and microbial control: Potential
applications and implications. Water research 42 (2008) 4591 – 4602.
[34]. Ranjana S. Varma, D.C. Kothari, R. Tewari (2009), "Nano-composite soda lime silicate glass
prepared using silver ion exchange", Journal of Non-crystalline Solids 355, pp. 1246 - 1251.
[35]. Shaojun Miao, et al.,(2004), " Effect of Ag+ cations on Nonoxidative Activation of methane to
C2-Hydrocarbons". J.Phys. Chem ., 108, 17866-17871.
[36]. Solomon, S.D.,et al.,(2007), synthesis and study of silver nanoparticles. Journal of Chemical
Education,. 84(2): p..322-325.
[37]. Taneja. B, Ayyub. B, Chandra. R (2002), "Size dependence of the optical spectrum in
nanocrystalline silver", Physical Review B, Vol. 65, pp. 245412.1 – 6.
[38]. Thang HV, Huang Q, Eic' M, On DT, and Kaliaguine S. Adsorption of C7 Hydrocacbons on
Biporous SBA-15 Mezoporous Silica. Langmuir 2005;21:5094-5101.
[39]. Virender K. Sharma, Ria A. Yngard, Yekaterina Lin (2009), "Silver nanoparticles: Green
Synthesis and their antimicrobial activities", Advances in Colloid and Interface Science 145, pp. 83 – 96.
[40]. Wang, H., Qiao, X., Chen, J., Wang, X., and Ding, S.(2005). Mechanisms of pvp in the
preparation of silver nanoparticles.Science Direct.
[41]. Yang, 1997, in lại từ Ralph T. Yang, Dwight F. Benton, John Wiley & Sons, Inc., Publication,
2003, Ch.5.
[42]. Yaohui Lv, Hong Liu, Zhen Wang, Shujiang Liu, Lujiang Hao, Yuanhua Sang, Duo Liu, Jiyang
Wang, R.I. Boughton (2009), "Silver nanoparticle-decorated porous ceramic composite for water
treatment", Journal of Membrane Science 331, pp. 50 – 56.
[43]. Yin. B, et al. (2003), "Electrochemical synthesis of silver nanoparticles under protection of

poly(N-vinylpyrrolidone)", J. Phys. Chem. B, 107, pp. 8898 - 8904.
[44]. Yu-Chieh Lu, Kan-Sen Chou (2008), "A simple and effective route for the synthesis of nanosilver colloidal dispersions", Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers 39, pp. 673 – 678.
[45]. Y.Zhou, C.Y.Wang, H.J.Liu, Y.R. Zhu,Y.Z. Chen (1999), "Preparation and study of Ag-TiO2
hybrid nanoparticles of core-shell structure", Department of chemistry, Structure research laboratory,
University of science and technology of china, Hefei, Anhui 230026, PR China. Received 1 december 1998
in revised from 12 August 1999.
[46]. Zheng Min, et al., "Preparation of silver nanoparticle via active template under ultrasonic".
Trans. Nonferrous Met. Soc. China 16(2006) 1348-1352.
[47]. Zhenzi Jing, Hirotaka, Koji Ioku, and Emile H. Ishida, (2007), Hydrothermal Synthesis of
Mesoporous Marerials from Diatomaceous Earth, J. AIChE, 53 (8), PP.2114-2122.